Редактирование: Генетические факторы нарушения обмена веществ у детей

{{Шаблон:Питание юных спортсменов}}
== Мультифакторных заболеваний обмена веществ у юных спортсменов ==

Заболевания, связанные с нарушением обмена веществ и функций [[Сердечно-сосудистая система|сердечно-сосудистой системы]], относятся к мультифакторным, в проявлении которых существенную роль играют как внешние факторы (например, питание, двигательная активность, стресс и т.д.), так и наследственная предрасположенность.

Повышенное потребление [[Углеводы|углеводов]], необходимое юным спортсменам при систематической мышечной деятельности (особенно с проявлением [[Выносливость|выносливости]]), и нарушение структуры их потребления (избыток легкоусвояемых углеводов в рационе) приводят к повышению концентрации [[Глюкоза|глюкозы]] в крови. Это не только влечет за собой изменения ферментативных реакций обмена глюкозы в организме, но и существенно увеличивает возможность неферментативного гликирования белков, в частности белков крови.

По результатам анализа клинико-генеалогических данных ранее в СПбНИИФК было установлено, что среди юных спортсменов 7,8% лиц генетически предрасположены к [[Сахарный диабет - действие инсулина|сахарному диабету]] II типа. Уровень содержания гликированного гемоглобина (НЬА) - показателя нарушений обмена углеводов - находился в пределах нормы - 3,0-6,0%. Среди лиц, не занимающихся физическими упражнениями (группа сравнения), 11% имели предрасположенность к диабету, а уровень НЬА выше нормы -6,92±0,44%. Вероятно, рациональное питание и систематические физические нагрузки имеют прямое отношение к контролю процессов неферментного гликирования белков в организме, которые в последние время рассматриваются как показатели нарушений углеводного обмена, ведущих к развитию диабета.

Избыточное потребление углеводов без достаточной физической нагрузки может способствовать усиленному липогенезу и развитию [[Ожирение|ожирения]]. Гипергликемия в сочетании с холестеринемией ведут к возникновению сахарного диабета (СД) II типа, развитию атеросклероза и связанных с ним [[Сердечно-сосудистая патология|заболеваний сердечно-сосудистой системы]]. Риск развития этих заболеваний увеличивается в зрелом возрасте спортсмена, когда заканчивается активная спортивная карьера. Существенную роль при этом играют не только факторы питания, но и генетическая предрасположенность к развитию данных мультифакторных заболеваний.

Взаимодействие генетических и пищевых факторов особенно характерно для алиментарно-конституционного типа ожирения. Считается, что ожирению подвержено около 60% населения и только около 40% людей могут не беспокоиться за его развитие вследствие повышенного потребления пищевых веществ. Ввиду того, что количество адипоцитов в организме человека обусловлено генетически и передается доминантно, ожирение данного типа носит семейный характер. Риск развития данного заболевания у ребенка, имеющего одного из двух родителей, страдающего ожирением, достигает 50%.

Анализируя факторы риска развития СД, следует отметить семейное накопление болезни. По некоторым данным, частота встречаемости диабета у родственников 1-3-й степени родства в семьях больных СД II типа составляет 38,2%, причем 27,3% при активном выявлении, 10,9% - по обращаемости. Относительная частота обнаружения СД II типа увеличивается с 2,04% в возрасте до 30 лет до 29,9% в возрасте 50-60 лет. Наиболее часто (46,6%) СД II типа обнаруживается у родственников 1-й степени родства. Исходя из этих сведений, целесообразно иметь данные о семейном распространении неинфекционных заболеваний, связанных с нарушением метаболизма, при приеме детей в спортивные образовательные учреждения: С этой целью авторами предлагается использование анкетно-опросного метода.

'''АНКЕТА'''

1.    Ф.И.О.;пол

2.    Сколько Вам полных лет?

3.    Профильный вид спорта

4.    Спортивная квалификация (разряд)

5.    Стаж занятий данным видом спорта

6.    На сколько Ваш вес превышает желаемый (выберите наиболее правильный ответ)?

□ меньше желаемого;    □ нормальный;

□ избыточный вес (5-10 кг);    □ избыточный вес (более 10 кг)

7.    В возрасте до 12 лет не превышал ли Ваш вес желаемый (не считали ли Вас «толстяком»)?

□    да;    □ нет

8.    Телосложение Ваших родственников. На сколько его (ее) вес превышал желаемый (выберите наиболее правильный ответ)?

<table border="1" style="border-collapse:collapse;" cellpadding="3">
<tr><td rowspan="2">
<p>Вес</p></td><td colspan="6">
<p>Родство</p></td></tr>
<tr><td>
<p>Отец</p></td><td>
<p>Мать</p></td><td>
<p>Дедушка</p>
<p>по линии</p>
<p>отца</p></td><td>
<p>Бабушка</p>
<p>по линии</p>
<p>отца</p></td><td>
<p>Дедушка</p>
<p>по линии</p>
<p>матери</p></td><td>
<p>Бабушка</p>
<p>по линии</p>
<p>матери</p></td></tr>
<tr><td>
<p>Меньше желаемого</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Нормальный</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Избыточный (5-20 кг)</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Избыточный (20 кг и выше)</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
</table>

9. Здоровье Ваших родственников. Ставил ли ему (ей) врач когда-нибудь диагноз следующих заболеваний? (Выберите один наиболее правильный ответ, укажите возраст при постановке диагноза впервые.)

<table border="1" style="border-collapse:collapse;" cellpadding="3">
<tr><td rowspan="2">
<p>Варианты</p>
<p>ответа</p></td><td colspan="6">
<p>Родство</p></td></tr>
<tr><td>
<p>Отец</p></td><td>
<p>Мать</p></td><td>
<p>Дедушка по линии&nbsp;отца</p></td><td>
<p>Бабушка по линии&nbsp;отца</p></td><td>
<p>Дедушка по линии матери</p></td><td>
<p>Бабушка по линии матери</p></td></tr>
<tr><td colspan="7">
<p>Диабет</p></td></tr>
<tr><td>
<p>Да</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Возраст</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Нет</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Неуверен</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td colspan="7">
<p>Ожирение</p></td></tr>
<tr><td>
<p>Да</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Возраст</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Нет</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Не уверен</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td colspan="7">
<p>Повышенное содержание сахара в крови</p></td></tr>
<tr><td>
<p>Да</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Возраст</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Нет</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Не уверен</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td colspan="7">
<p>Гипертоническая болезнь</p></td></tr>
<tr><td>
<p>Да</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Возраст</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Нет</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Не уверен</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td colspan="7">
<p>Ишемическая болезнь сердца (стенокардия)</p></td></tr>
<tr><td>
<p>Да</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Возраст</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Нет</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Не уверен</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td colspan="7">
<p>Инфаркт миокарда (с госпитализацией)</p></td></tr>
<tr><td>
<p>Да</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Возраст</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Нет</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>Не уверен</p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td><td>
<p></p></td></tr>
</table>

В СПбНИИФК в рамках контракта по теме «Разработка современной системы здорового питания в детско-юношеских спортивных школах и училищах олимпийского резерва» был проведен генеалогический анализ среди юных спортсменов - воспитанников УОР-1 г. Санкт-Петербурга, ЭШИОР, Сестрорецка по велосипедному спорту, ДЮСШ по академической гребле -и выявлена предрасположенность пробандов к заболеванию сахарным диабетом II типа, развитию ожирения и заболеваний сердечно-сосудистой системы. Как видно из данных, представленных в табл., значительная часть юных спортсменов имеет в анамнезе определенную степень риска развития указанных заболеваний.

Начало нынешнего тысячелетия ознаменовалось величайшим достижением молекулярной биологии - расшифровкой генома человека. Согласно современным представлениям геном понимают как полную генетическую систему, ответственную за происхождение, развитие и наследование всех структурных и функциональных характеристик клетки и организма. В молекулярном плане геном клетки - это совокупность молекул ДНК - знаменитой двойной спирали, открытой в 1953 г. Д. Уотсоном и Ф. Криком. Именно в двойной спирали ДНК каждой клетки путем чередования четырех пар нуклеотидов закодирована вся генетическая информация, необходимая для развития человека от микроскопической зиготы до многоклеточного организма, состоящего более чем из 100 триллионов клеток, объединенных почти в 200 различных тканей.

'''Таблица Предрасположенность юных спортсменов к мультифакторным заболеваниям (по данным генеалогического анализа)'''

<table border="1" style="border-collapse:collapse;" cellpadding="3">
<tr><td rowspan="2">
<p>Хронические заболевания или нарушения обмена веществ</p></td><td colspan="3">
<p>Частота встречаемости, %</p></td></tr>
<tr><td>
<p>УОР-1 n=65</p></td><td>
<p>гребцы ДЮСШ п=190</p></td><td>
<p>ЭШИОР по велоспорту n=40</p></td></tr>
<tr><td>
<p>Диабет</p></td><td>
<p>7,9</p></td><td>
<p>15</p></td><td>
<p>5,7</p></td></tr>
<tr><td>
<p>Повышенное содержание сахара в крови</p></td><td>
<p>8,5</p></td><td>
<p>11,6</p></td><td>
<p>5,7</p></td></tr>
<tr><td>
<p>Избыточная масса тела или ожирение</p></td><td>
<p>19</p></td><td>
<p>9,2</p></td><td>
<p>5,7</p></td></tr>
<tr><td>
<p>Гипертоническая болезнь</p></td><td>
<p>4,9</p></td><td>
<p>17,3</p></td><td>
<p>14,3</p></td></tr>
<tr><td>
<p>Ишемическая болезнь сердца</p></td><td>
<p>6,3</p></td><td>
<p>6,9</p></td><td>
<p>14,3</p></td></tr>
<tr><td>
<p>Инфаркт миокарда (с госпитализацией)</p></td><td>
<p>6,5</p></td><td>
<p>9,8</p></td><td>
<p>8,6</p></td></tr>
</table>

На сегодня известно, что геном человека включает примерно 21 000 белок-кодирующих генов. Наряду с белковыми молекулами геном кодирует разные РНК, не кодирующие белки (как, например, транспортная и рибосомальная РНК). В геноме также есть много участков, играющих регуляторную роль, с ними связываются специальные регуляторные белки, контролирующие функцию генов в ходе развития организма. Но на все эти цели требуется ничтожная доля генома. Что делает отдыхающая часть генома - неясно, многие исследователи считают, что это главным образом «мусор», накопившийся в ходе эволюции.

Для описания взаимодействия между геномом и питанием сегодня введены два термина: '''нутригеномика''' и '''нутригенетика'''. Нутригеномика описывает влияние компонентов пищи на экспрессию гена. Нутригенетика стремится понять, как генетический статус человека координирует ответ организма на пищу и позволяет определить оптимальную диету для конкретного человека на основе его генотипа (рис. 2). Нутригеномика и нутригенетика являются концепцией, способной произвести «революцию» в предотвращении и лечении заболеваний. Одной из целей нутригеномики является определение генетических полиморфизмов, связывающих взаимодействие «ген - диета», давая, таким образом, инструменты для рекомендации персональной диеты.

Понятие «'''генетический полиморфизм'''» (вариабельность, ограниченная одним видом) означает наличие на молекулярном уровне небольших отклонений в нуклеотидных последовательностях ДНК, которые совместимы с нормальной функцией генома человека, но приводят к определенным вариациям в структуре белков, формируя биохимическую индивидуальность каждой личности.

Международный проект «Разнообразие генома человека» (Human Genome Diversity - HGD) ориентирован на генетический полиморфизм как на удобный молекулярный маркер, нейтральный по отношению к функции гена. Обнаруженные в исследованиях по программе HGD особенности спектров генетического полиморфизма в зависимости от климатогеографических условий, расовой принадлежности, диеты и пр. указывают на то, что при определенных условиях генетические полиморфизмы могут предрасполагать или, наоборот, препятствовать проявлению различных заболеваний. Гены, аллельные5 варианты которых предрасполагают к определенным заболеваниям, получили название генов предрасположенности.

Рис. 2. Взаимосвязь между геномом и питанием (Mutch DM. et al, 2005)

Идентификация генов предрасположенности к мультифакторным неинфекционным заболеваниям проводится по следующим признакам:

1)    гены, которые постоянно активны в состоянии болезни и при этом являются чувствительными к диетическому вмешательству;

2)    гены с функционально важной вариабильностью;

3)    гены, играющие важную иерархическую роль в биологических каскадах;

4)    полиморфизмы, которые широко распространены в популяции;

5)    гены с ассоциированными биологическими маркерами, которые возможно определить при клинических испытаниях.

Нарушения липидного метаболизма играют важную роль при развитии сердечно-сосудистых заболеваний. Генетический полиморфизм таких генов, как белок - переносчик эфиров холестерина (СЕТР), липопротеинлипаза (LPL), печеночная липаза (HL), аполипопротеин Е (АРОЕ), аполипопротеин А1 (AРОА1), трансмембранный белок А1 (АВСА1) и лецитинхолестеролацил-трансферраза {LCAT) и др., определяет индивидуальную чувствительность к развитию сердечно-сосудистых заболеваний. Некоторые из этих генов, такие как АРОА1 и LPL, восприимчивы к пищевому вмешательству и могут влиять на развитие сердечных заболеваний.

Полиморфизм в промоторном участке гена АРОА1 (-75G/A) сказывается на индивидуальной реакции организма на [[полиненасыщенные жирные кислоты]] (ПНЖК). У носителей А-аллеля наблюдается увеличение уровня липопротеидов высокой плотности (ЛПВП) сыворотки крови в ответ на повышенное потребление ПНЖК, тогда как у гомозигот по G-аллелю реакция противоположна. Обнаруживаются и половые различия в реакции организма на повышенное потребление ПНЖК. У женщин с АА-генотипом по гену АРОА1 содержание «хороших» ЛПВП повышается при повышенном потреблении ПНЖК, а у.представительниц GG-генотипа - при низком.

Полиморфизм гена LPL (T195G, или Hindlll) связан с предрасположенностью к развитию сердечно-сосудистых заболеваний, СД II типа и раннему развитию ожирения, так как сказывается на повышении уровня триглицеридов (ТГ) плазмы и снижении ЛПВП. Однако мышечная деятельность и снижение калорийности диеты уменьшают действие этого полиморфизма на риск развития заболеваний, что доказывает важность взаимозависимости между образом жизни, питанием и заболеваниями, связанными с обменом веществ.

Согласно данным, широко представленным в зарубежной литературе, 116 генов тесно связаны с ожирением, 94 - с СД П типа, 58 генов являются общими для двух патологий обмена веществ.

СД является одной из наиболее острых проблем современной медицины. По данным Всемирного фонда диабета, из 200 млн больных диабетом до 80%. пока даже не подозревают оисвоем недуге. Специалисты фонда прогнозируют, что к 2030 г. количество заболевших возрастет до 366-йлн, если не будут приняты действенные меры профилактики. Как считают И.И. Дедов и соавт., 8 млн человек (5% населения) в России страдают СД, из них 90% - СД II типа.

В основе СД II типа лежит как наличие резистентности к [[инсулин]]у, так и нарушение его секреции. СД II типа (прежде всего инсулинорезистентность) является составной частью так называемого [[Метаболический синдром|метаболического синдрома]], представляющего собой висцеральное ожирение, дислипидемию (повышение ТГ, ХС-ЛПНП, снижение ХС-ЛПВП), артериальную гипертензию.

Установлено, что сочетание нарушений нескольких генов или их полиморфизм необходимы для развития СД II типа. Констатируя определяющий вклад генов в развитие СД, следует выделять «диабетогенные» гены и неспецифические, или гены-пособники (гены, регулирующие аппетит, энергозатраты, накопление абдоминального жира и др.), которые могут участвовать в механизмах развития СД II типа.

Наличие инсулинорезистентности может быть следствием мутации гена рецептора к [[инсулин]]у (IR), мутации гена гексокиназы II типа, гена субстрата инсулинового рецептора (IRS-1) и гена регуляторной субъединицы I типа протеинфосфатазы. Субстрат инсулинового рецептора (IRS) представляет собой семейство белков (IRS 1-4), которые являются «причаливающими» цитоплазматическими протеинами, играющими ключевую роль в трансдукции гормонального сигнала внутрь клетки. Ген IRS-1 у человека представлен как в чувствительных к инсулину тканях, так и в тканях-мишенях, чувствительных к [[Инсулиноподобный фактор роста (ИФР-1)|инсулиноподобному фактору роста-1]] (IGF-1), и является одним из генов-кандидатов, участвующих в предрасположенности к СД II типа. Наличие полиморфизмов Arg972Gl и А1а513Рго, гена IRS достоверно чаще выявляется у больных диабетом, чем в контрольной выборке. Гетерозиготы с полиморфизмом в кодоне 972 имеют достоверно ниже базальное содержание иммунореактивного инсулина (ИРИ) и С-пептида, что позволяет считать возможную роль указанного локуса в наследовании предрасположенности к СД II типа.

К настоящему времени проведенные генетические исследования выявили несколько локусов, ассоциированных с СД II типа. Локус на 2-й хромосоме наиболее тесно связан с СД. В частности, С генетической предрасположенностью к СД II типа связывают полиморфизм генов: кальпаин-10 (CAPN10), Рго12А1а однонуклеотидный полиморфизм рецептора активированного пролифераторами пероксисом-у (PPARG). Рrо/Рrо-полиморфизм гена PPARGвстречается у 85% людей, причем частота его выявления у больных СД II типа на 25% выше, чем у здоровых людей. Замена пролина на аланин в гене PPARG, т.е. А1а/А1а-генотип, ассоциируется с повышением чувствительности к инсулину и снижением риска развития СД II типа и связанного с ним инфаркта миокарда. При Pro 12Ala генетическом полиморфизме обнаруживается различный ответ организма на соотношение поступающих с пищей ПНЖК к насыщенным ЖК. Когда это соотношение понижено, лица - носители А1а-аллеЛя имеют больший индекс массы тела, чем гомозиготы по Рго-аллелю данного гена. Обратная зависимость наблюдается в том случае, когда это соотношение между ЖК пищи повышено.

Другой представитель класса ядерных рецепторов - PPAR-a, йодируется этот рецепторный белок геном PPARA, в 7-м нитроне8 этого гена имеется G/C-полиморфизм, приводящий к замене лейцина на валин в 162-м кодоне. Такой полиморфизм связывают с нарушением липидного метаболизма в отношении липопротеидов различной плотности и холестерина. Таким образом, гомозиготы по мутантному С-аллелю гена PPARA склонны к развитию атеросклероза и связанного с ним нарушения сердечной деятельности. Полиморфизм 294Т/С гена PPARD, еще одного представителя семейства PPAR, также тесно связан с нарушением метаболизма. Гомозиготы по редкому С-аллелю имеют больший уровень холестерина плазмы крови, чем носители обычного Т-аллеля.

Семейство ядерных рецепторов PPAR, являясь регуляторами клеточного метаболизма, оказывает влияние на синтез митохондриальных белков, участвующих в разобщении дыхания и окислительного фосфорилирования, - разобщающие белки UCP1, UCP2 и UCP3 (UCP - uncoupling protein). Такое разобщение приводит к тому, что часть энергии в процессе биологического окисления образуется не в виде АТФ, а рассеивается в виде тепла. Белок UCP1 является переносчиком протонов преимущественно в бурой жировой ткани, ответственной за термогенез. Экспрессия мРНК этого белка существенно отличается у худых и лиц с ожирением. Роль бурой жировой ткани у взрослого человека не совсем ясна, но при нарушении ее функции прирост массы тела может составлять 1-2 кг в год.

Полиморфизм гена UCP2 в 4-м экзоне9 ДНК приводит к замене аланина на валин в 55-м кодоне (А1а55Уа1-Иолиморфйзм). У лиц с Val/Val-генотипом наблюдается меньшая степень разобщения, более эффективная утилизация энергии, бблыпая Продукция реактивных форм кислорода, меньшее окисление жиров на единицу выполненной работы, чем у носителей А1а/А1а-генотипа. Показано, что Val/Val-вариант гена UCP2 связан с риском развития СД II типа. Изменения активности белка (ввиду полиморфизма гена) могут привести к снижению секреции инсулина и/или повысить резистентность к инсулину, вызывая тем самым развитие СД II типа.

Физиологическая роль разобщающего белка UCP3 заключается не только в его разобщающей способности, но и в транспорте анионов жирных кислот из митохондрий мышц и бурой жировой ткани, где они являются основными утилизируемыми субстратами. Для гена UCP3 характерен 55С/Т-полиформизм в 1-м экзоне геномной ДНК. Гомозиготы по Т-аллелю данного гена имеют предрасположенность к избыточной массе тела и СД II типа. Таким образом, от уровня экспрессии UCP2 и UCP3 и их полиморфизмов зависит степень избыточной массы тела, так как именно эти белки являются основными регуляторами дожигателей» жира, от функциональной активности которых зависит скорость основного обмена и поддержание нормальных соотношений массы тела и жировых депо.

В исследованиях, проведенных в СПбНИИФК, по оценке генетической предрасположенности юных спортсменов к заболеваниям, связанным с нарушением обмена веществ, было обнаружено, что Частота встречаемости «генотипов предрасположенности» у них составляет от 3,3% по СС-генотипу PPARA до 69% по Рго/Рго PPARG. Наиболее значимым является сочетание двух и более «плохих» генов у спортсменов, так как риск развития заболеваний при этом увеличивается. Около 30% обследованных юных атлетов имели повышенную степень риска развития СД II типа или нарушений жирового обмена и требовали коррекции рационов питания с целью профилактики появления этих заболеваний в зрелом возрасте.

Как известно, в организм поступает из окружающей среды, в. том числе и с пищей, большое количество чужеродных веществ - ксенобиотиков, за метаболизм, деградацию и детоксикацию которых отвечают гены «внешней среды».

'''Биотрансформация ксенобиотиков проходит три фазы''':

1)    активация с образованием активных промежуточных электрофильных соединений;

2)    преобразование этих соединений в водорастворимые нетоксичные компоненты;

3)    выведение нетоксичных компонентов из организма.

Система ферментов, участвующих в первой фазе, имеет высокую мощность и избирательную локализацию на главных путях поступления ксенобиотиков в организм — пищевом (печень, желудочно-кишечный тракт) и дыхательном (легкие, бронхи) — и многообразие путей метаболизма. Гены детоксикации представлены генами суперсемейства цитохромов Р-450 (CYP) и многочисленных нецитохромных окислителей. Полиморфизм гена CYP7A1 связывают с метаболизмом холестерина, образованием из него желчных кислот; гена CYP27B1 с превращением витамина D3 в организме в активную форму; генов CYP19 и СОМТ с метаболизмом андрогенов и эстрогенов; генов CYP1A1 и CYP1A2 с метаболизмом ароматических углеводородов, ароматических аминов. Цитохромы CYP3A4, CYP1A1, CYP1A2, CYP2D5, CYP2C широко представлены в клетках печени и участвуют в метаболизме лекарственных препаратов.

С точки зрения безопасности продуктов питания представляет интерес полиморфизм геца N-ацетилтрансферазы (NAT). Этот фермент участвует во второй фазе детоксикации, имеет две изо- формы — NAT1 и NAT2 и включается в процесс ацетилирования ароматических и гетероциклических аминов — канцерогенов, образующихся из белков пищи при ее высокотемпературной кулинарной обработке (например, жареное мясо, шашлыки и.д.). Основываясь на полиморфизмах генов NAT1 и NAT2, можно давать диетологические рекомендации по потреблению животных белков (мясо красного цвета) и приему алкоголя.

Стрессы различной природы, в том числе и мышечная деятельность, плохая экологическая обстановка, поступление вредных компонентов с пищей могут вызвать так называемый оксидативный стресс, сопровождающийся накоплением свободных радикалов, реактивных форм кислорода, перекисей липидов, оказывающих повреждающее действие на клеточные мембраны, приводя к поломкам ДНК. В организме имеется своя АОС, включающая ряд ферментов: супероксиддисмутазы (MnSOD, CuSOD, ZnSOD), глу- глтионпероксидаза-1 (GPx-1), каталаза (CAT), семейство глу- тлтионтрансфераз (GSTHP, GSTM, GSTT). Активность этих ферментов напрямую зависит от генетического полиморфизма кодирующих их генов.

Полиморфизм MnSOD в 16-м кодоне приводит к включению аланина (С-аллель) или валина (Т-аллель) в участок фермента, связывающийся с митохондрией. ТТ-полиморфизм приводит к нарушению транспорта фермента, образующегося в цитозоле, в митохондрию, а следовательно, снижает его антиоксидантную активность. Однако высокое потребление свежих овощей и фруктов, богатых витаминами С, Е и каротиноидами, вдвое снижает негативное влияние полиморфизма гена. Для каталазы обнаружен полиморфизм в промоторном участке гена CAT (-262С/Т-полимор- физм). Т-аллель ассоциирован с меньшей активность каталазы крови, следовательно, с меньшей сопротивляемостью оксидатив- пому стрессу. Есть сведения о связи полиморфизма с предрасположенностью к артериальной гипертензии.

Цитоплазматический фермент GPx-1 является первым хорошо изученным селенопротеином. Этот белок первым включается в де- токсикацию как перекиси водорода (Н202), так и перекисей липидов. Генетический полиморфизм заключается в замене пролина на лейцин в 198-м кодоне (Рго198Ьеи-полиморфизм). Причем частота встречаемости Ьеи-аллеля в популяциях достигает 40-60%. 1.еи/Ьеи-генотип ассоциируется с меньшей активностью фермента и меньшей его чувствительностью к селену, а носители этого генотипа склонны к повышенной чувствительности к повреждающему действию перекисных соединений на клеточный метаболизм. )тот генотип некоторые авторы связывают с предрасположенностью не только к онкологическим заболеваниям, но и к сосудистой патологии. В результате исследований, проводимых СПбНИИФК и кафедрой биохимии СПбГУФК им. П.Ф. Лесгафта, установлено, что 11,4% борцов — учащихся УОР № 2 г. Санкт-Петербурга составляют группу риска развития этих патологий, имея Leu/Leu- генотип по гену GPx-1. Потребление фруктов и овощей, особенно семейства крестоцветных, сопровождается высоким протекторным действием их биоактивных компонентов, снижая риск развития механизмов повреждения клеток и связанных с ними патологий.

Гены, кодирующие ферменты, которые играют ключевую роль в метаболических реакциях, поломка которых ведет к накоплению в клетке промежуточных продуктов метаболизма в концентрациях, оказывающих токсическое действие, получили название генов-«триггеров» (модификаторов).

Примером таких генов является ген ангиотензинпревращаю- щего фермента (АСЕ). АСЕ обеспечивает превращение ангиотен- зина I в ангиотензин II и брадикинина в кинин. Эти мощные сосудистые метаболиты играют важную роль в структуре и функциях сердечно-сосудистой системы. Ген АСЕ локализован на длинном плече 17-й хромосомы и характеризуется наличием инсерционно/делеционного[3] полиморфизма, заключающегося в наличии (форма I) или отсутствии (форма D) 287 пар оснований 16-го интрона. Гомозиготы по D-аллелю данного гена имеют повышенный уровень фермента в сыворотке крови, что приводит к гипертрофии стенок сосудов, артериальной гипертензии, гипертрофии миокарда левого желудочка и даже инфаркту миокарда. Имеются данные и о связи I/D-полиморфизма гена АСЕ с риском развития СД II типа. Чрезмерное потребление соли активирует деятельность ренин-ангиотензиновой системы. Среди населения Европы около 30% имеют DD-генотип по гену АСЕ. Исследования, проведенные в СПбНИИФК, по генотипированию юных атлетов показали, что частота встречаемости данного генотипа у них соответствует среднеевропейской выборке.

Дефицит витаминов в питании человека, как уже отмечалось, приводит к нарушению метаболических процессов в организме, так как они являются кофакторами, или коферментами многих ферментов. Нарушение ферментативных функций, заложенное генетически, на фоне витаминной недостаточности может привести к тяжелым заболеваниям. Примером таких нарушений клеточного метаболизма является значительное накопление аминокислоты го- моцистеина в сыворотке крови. Причины гипергомоцистеинемии носят как наследственный, так и приобретенный характер.

Наследственная гипергомоцистеинемия развивается вследствие дефектов ферментов цистатион-бета-синтетазы (Ц(ЗС) или метилентетрагидрофолатредуктазы (MTHFR). Ген, кодирующий MTHFR, локализован на коротком плече хромосомы 1 (1р36.3) и имеет миссенс-мутацию в 4-м экзоне на 677-м нуклеотиде — замену цитидина (С) на тимидин (Т), в результате чего в белковом продукте происходит замена валина на аланин. Полиморфизм гена для представителей гомозигот по Т-аллелю проявляется в синтезе MTHFR с повышенной термолабильностью и пониженной активностью, составляющей около 30% от активности фермента при СС-генотипе. Частота встречаемости полиморфизма С677Т среди различных этнических групп может быть различной. Так, среди европейского населения гомозиготы по мутации Т/Т составляют от 4 до 26% населения, а частота встречаемости Т-аллеля составляет 25-50%. Присутствие Т-аллеля гена MTHFR приводит к нарушению баланса метионина и гомоцистеина, наблюдается сдвиг в сторону повышения концентрации гомоцистеина, обладающего токсическим действием на клетку.

Было установлено, что накопление гомоцистеина можно рассматривать как фактор повышения риска развития заболеваний сердечно-сосудистой и нервной систем. Накопление гомоцистеина может привести к нарушениям процессов метилирования в клетке. Активность фермента напрямую регулируется содержанием витамина В2 и опосредованно — концентрацией фолата, витаминов В12 и В6, [[холин]]а и [[метионин]]а. В исследованиях, проведенных с участием юных спортсменов — учащихся УОР № 1 и УОР № 2 г. Санкт-Петербурга и школы олимпийского резерва по велосипедному спорту г. Сестрорецка, обнаружено, что от 4 до 9% юных атлетов имеют ТТ-генотип по гену MTHFR, при этом анализ фактического питания показывает недостаточность поступления с пищей витаминов В2, В6 и фолиевой кислоты. Эти спортсмены, составляющие группу риска развития заболеваний сердечно-сосудистой и нервной систем в зрелом возрасте, требуют коррекции питания или дополнительного приема витаминных препаратов. Установлено, что высокие дозы фолиевой кислоты (1 мг в сутки) нивелируют отрицательное влияние полиморфизма гена MTHFR на концентрацию гомоцистеина в сыворотке крови.

Таким образом, нутригеномика и нутригенетика являются движущей силой современных исследований по нутрициологии. Применением генетических подходов к проблемам питания и здоровья человека можно оптимизировать питание каждого спортсмена, направить его на поддержание и сохранение здоровья, предупреждение развития мультифакторных заболеваний: ожирения, СД II типа, сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.

== Читайте также ==

*[[Белки в питании детей]]
*[[Жиры в питании детей]]
*[[Углеводы в питании детей]]
*[[Витамины и их роль в обмене веществ и питании спортсменов]]
*[[Макроэлементы и микроэлементы в питании спортсменов]]
*[[Усвояемость пищи и кулинарная обработка]]